STORM和STED显微成像技术特点的比较 被引量：1

1

作者 宗艾伦 周迎生 《中国实验动物学报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第1期115-118,共4页

随机光学重建显微镜(stochastic optical reconstruction microscopy,STORM)技术和受激发射损耗(stimulated emission depletion,STED)显微镜技术是近年来发展迅速的两种超分辨率荧光显微镜技术。这两种技术均提供超越传统荧光显微镜分... 随机光学重建显微镜(stochastic optical reconstruction microscopy,STORM)技术和受激发射损耗(stimulated emission depletion,STED)显微镜技术是近年来发展迅速的两种超分辨率荧光显微镜技术。这两种技术均提供超越传统荧光显微镜分辨率成像的功能,具有多色显像,三维成像以及活细胞内成像的潜力。在这篇综述中,我们关注两种技术荧光控制、激光强度等技术参数设定,同时结合样品制备、图像采集与处理等流程优化对比两者在分辨率、图像采集时间及具体应用中的优劣。STORM可获得更高的三维分辨率,但可能需要更长的图像采集时间。STED需要较高损耗光强度,却能在图像采集后立即生成超分辨率图像,不需要额外图像数据处理。最终,选择STORM和STED不仅取决于技术的具体应用,还取决于操作者优化各环节技术参数的能力,从而决定图像质量。 展开更多

关键词 超分辨率荧光显微镜技术 随机光学重建显微镜 受激发射损耗显微镜

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几种超分辨率荧光显微技术的原理和近期进展 被引量：20

2

作者 吕志坚 陆敬泽 +1 位作者 吴雅琼 陈良怡 《生物化学与生物物理进展》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2009年第12期1626-1634,共9页

在生命科学领域,人们常常需要在细胞内精确定位特定的蛋白质以研究其位置与功能的关系.多年来,宽场/共聚焦荧光显微镜的分辨率受限于光的阿贝/瑞利极限,不能分辨出200nm以下的结构.近年来,随着新的荧光探针和成像理论的出现,研究者开发... 在生命科学领域,人们常常需要在细胞内精确定位特定的蛋白质以研究其位置与功能的关系.多年来,宽场/共聚焦荧光显微镜的分辨率受限于光的阿贝/瑞利极限,不能分辨出200nm以下的结构.近年来,随着新的荧光探针和成像理论的出现,研究者开发了多种实现超出普通共聚焦显微镜分辨率的三维超分辨率成像方法.主要介绍这些方法的原理、近期进展和发展趋势.介绍了光源的点扩散函数(point spread function,PSF)的概念和传统分辨率的定义,阐述了提高xy平面分辨率的方法.通过介绍单分子荧光成像技术,引入了单分子成像定位精度的概念,介绍了基于单分子成像的超分辨率显微成像方法,包括光激活定位显微技术(photoactivated localization microscopy,PALM)和随机光学重构显微技术(stochastic optical reconstruction microscopy,STORM).介绍了两大类通过改造光源的点扩散函数来提高成像分辨率的方法,分别是受激发射损耗显微技术(stimulated emission depletion,STED)和饱和结构照明显微技术(saturated structure illumination microscopy,SSIM).比较了不同的z轴提取信息的方法,并阐述了这些方法与xy平面上的超分辨率显微成像技术相结合所得到的各种三维超分辨率显微成像技术的优劣.探讨了目前超分辨率显微成像的发展极限和方向. 展开更多

关键词 超分辨率荧光显微技术 点扩散函数 PALM STORM sted SSIM

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偏振态、相位和振幅对受激辐射损耗中损耗光焦斑的影响 被引量：5

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作者 魏通达 张运海 唐玉国 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第5期1157-1164,共8页

针对受激辐射损耗(STED)超分辨显微术分辨率不够高的问题,研究了损耗光偏振态、相位和振幅多种物理量对焦斑的影响,以形成半峰全宽窄的圆环形损耗光焦斑。根据Richards-Wolf矢量衍射理论,建立了偏振态、相位和偏振态作用下的损耗光焦斑... 针对受激辐射损耗(STED)超分辨显微术分辨率不够高的问题,研究了损耗光偏振态、相位和振幅多种物理量对焦斑的影响,以形成半峰全宽窄的圆环形损耗光焦斑。根据Richards-Wolf矢量衍射理论,建立了偏振态、相位和偏振态作用下的损耗光焦斑模型;计算了不同偏振态、不同相位振幅调制参数下损耗光焦斑的分布情况;通过优化各参量得到有效激发荧光的分布。计算结果表明,应用切向偏振时的损耗光焦斑半峰全宽优于应用径向偏振和圆偏振;相位和振幅的调制作用均能减小半峰全宽;优化后有效激发荧光的理论半峰全宽仅为13.2nm。采用损耗光的偏振态、相位和振幅对损耗光焦斑进行整形,能够有效减小半峰全宽,获得较高的理论分辨率,比仅使用单一物理量的效果更好;应用切向偏振光能够获得高质量的损耗光焦斑和超衍射极限的分辨能力,根据不同实际情况选择相位或振幅调制的方法可进一步提高分辨率。 展开更多

关键词 超分辨率显微术 受激辐射损耗 偏振 相位 振幅

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受激辐射损耗超分辨成像技术研究 被引量：6

4

作者 魏通达 张运海 杨皓旻 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2016年第6期123-128,共6页

受激辐射损耗显微成像(STED)是一种超分辨荧光显微成像技术,它能够突破传统光学衍射极限的限制,把远场光学分辨率提高到百纳米以内,被广泛应用于生物医学等领域,是目前光学显微成像领域研究的热点之一。采用了一种基于超连续谱皮秒脉冲... 受激辐射损耗显微成像(STED)是一种超分辨荧光显微成像技术,它能够突破传统光学衍射极限的限制,把远场光学分辨率提高到百纳米以内,被广泛应用于生物医学等领域,是目前光学显微成像领域研究的热点之一。采用了一种基于超连续谱皮秒脉冲白激光光源的STED显微系统,实现超分辨成像。并从精密合束、脉冲延迟和损耗光残留光强几个方面探讨系统优化,从而获得最佳的成像效果。对直径约25 nm荧光微球成像实验的数据表明:该系统成像分辨率可达约60 nm,分辨能力远远高于衍射极限。另外,系统成功实现了对核孔复合物、微管和微丝等一系列生物样品的超分辨成像,共聚焦成像中某些模糊不清的结构在STED成像中清晰可辨。 展开更多

关键词 荧光显微成像 超分辨 受激辐射损耗

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超分辨显微成像技术在活细胞成像中的应用与发展 被引量：7

5

作者 张娇 何勤 +3 位作者 武泽凯 于斌 屈军乐 林丹樱 《生物化学与生物物理进展》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2021年第11期1301-1315,共15页

超分辨显微成像技术(super-resolution microscopy,SRM)可以绕过光学衍射极限对成像分辨率的限制,让以前观察不到的纳米级结构实现可视化,这一重大研究进展推动了现代生命科学和生物医学研究的进步与发展.细胞是生物体的基本组成单位,... 超分辨显微成像技术(super-resolution microscopy,SRM)可以绕过光学衍射极限对成像分辨率的限制,让以前观察不到的纳米级结构实现可视化,这一重大研究进展推动了现代生命科学和生物医学研究的进步与发展.细胞是生物体的基本组成单位,对活细胞内部的细微结构和动力学过程进行研究是掌握生命本质必不可少的途径.但由于成像原理或条件的限制,早期的SRM技术在活细胞成像应用方面受到了不同程度的限制.近几年来,随着SRM和相关技术的发展,SRM在活细胞成像研究中的应用也越来越多.本文简要介绍目前常见的几种SRM技术的基本原理和特点,并在此基础上着重阐述它们在活细胞成像应用中所取得的最新研究进展和发展方向. 展开更多

关键词 随机光学重构显微术 受激发射损耗显微术 结构光照明显微术 超分辨成像 活细胞成像

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噁嗪750激光染料分子在醇类溶剂中超快动力学研究(英文) 被引量：1

6

作者 周立川 刘建勇 +2 位作者 石英 赵广久 韩克利 《原子与分子物理学报》 CAS CSCD 北大核心 2007年第2期431-434,共4页

利用飞秒时间分辨荧光亏蚀光谱技术,研究了噁嗪750激光染料分子在典型的醇类溶剂中超快动力学过程.实验发现两个超快动力学过程:飞秒量级的快速弛豫过程和皮秒量级的慢速弛豫过程.快速弛豫过程来源于分子内振动能量再分配(IVR)和溶剂分... 利用飞秒时间分辨荧光亏蚀光谱技术,研究了噁嗪750激光染料分子在典型的醇类溶剂中超快动力学过程.实验发现两个超快动力学过程:飞秒量级的快速弛豫过程和皮秒量级的慢速弛豫过程.快速弛豫过程来源于分子内振动能量再分配(IVR)和溶剂分子超快惯性弛豫动力学过程,而慢速弛豫过程对应于溶剂化的扩散分子弛豫动力学过程.实验结果表明慢速弛豫过程的时间常数随醇溶剂分子间氢键键能的增强而增大. 展开更多

关键词 分子反应动力学 分子内振动能量再分配 溶剂化 飞秒时间分辨荧光亏蚀光谱 噁嗪750激光染 料分子

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受激辐射损耗超分辨荧光成像探针研究进展 被引量：3

7

作者 刘毋凡 陈楚芳 +3 位作者 潘文慧 熊佳 屈军乐 杨志刚 《化工进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第2期726-739,共14页

受激辐射损耗超分辨成像可突破光学衍射极限的限制,获得纳米尺寸结构的超精细图像,荧光探针发挥了重要作用。本文主要介绍了受激辐射损耗超分辨显微成像的相关概念,包括基础光学概念、受激辐射损耗超分辨成像原理、成像系统,总结了受激... 受激辐射损耗超分辨成像可突破光学衍射极限的限制,获得纳米尺寸结构的超精细图像,荧光探针发挥了重要作用。本文主要介绍了受激辐射损耗超分辨显微成像的相关概念,包括基础光学概念、受激辐射损耗超分辨成像原理、成像系统,总结了受激辐射损耗超分辨成像荧光探针及其应用等研究进展,相信本工作能帮助化学、化工领域相关工作者了解受激辐射超分辨成像研究及其生物成像应用,尤其是可以用于该成像技术的荧光探针的相关知识,为设计、制备有效的受激辐射超分辨荧光探针提供设计思路。本文为荧光探针在生物医学光学领域的应用提出了新的需求与机遇,为化学、化工领域相关研究方向与光学成像领域的深度交叉与融合提供了新的发展契机。 展开更多

关键词 成像分辨率 超分辨成像 受激辐射 受激辐射损耗超分辨成像 超分辨成像探针

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用于细胞脂滴超分辨荧光成像的有机荧光探针研究进展 被引量：4

8

作者 周日 王晨光 卢革宇 《中国光学（中英文）》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第6期1228-1242,共15页

脂滴是真核细胞中必不可少的一种球形细胞器,与很多细胞生理学过程息息相关。荧光成像技术是观察研究脂滴最有力的工具之一。受光学衍射极限的限制,传统的宽场以及共聚焦显微镜所能达到的成像分辨率约为250 nm左右,这对于观测小脂滴,尤... 脂滴是真核细胞中必不可少的一种球形细胞器,与很多细胞生理学过程息息相关。荧光成像技术是观察研究脂滴最有力的工具之一。受光学衍射极限的限制,传统的宽场以及共聚焦显微镜所能达到的成像分辨率约为250 nm左右,这对于观测小脂滴,尤其是新生脂滴(尺寸约30~60 nm)来说是远远不够的。在这种情况下,近年来新兴的各种能够打破衍射极限的超分辨荧光显微镜(如受激发射损耗显微镜、结构光照明显微镜以及光激活定位显微镜等)逐渐吸引了科研人员的兴趣。为了得到高分辨率脂滴荧光图像,除了上述超分辨显微镜之外,还需要具有与之相匹配的高性能荧光探针。本文将简要介绍这几种超分辨显微镜的工作原理,讨论其对荧光探针光物理性质的特殊要求,并进一步系统总结脂滴超分辨成像荧光探针的研究进展。与此同时,本文将分析对比不同超分辨显微镜在脂滴荧光成像方面的优势与不足,并对其发展趋势进行展望。 展开更多

关键词 脂滴 超分辨成像 受激发射损耗显微镜 结构光照明显微镜 光激活定位显微镜 荧光探针

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超分辨率成像荧光探针材料应用进展 被引量：3

9

作者 刘志贺 吴长锋 《中国光学》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第3期344-362,共19页

为了进一步认知复杂环境中的细胞生物学过程,研究人员发展了各种各样的生物成像技术。在这些技术中,生物荧光成像因简单的成像条件以及对生物样品的相容性而得到了广泛的发展。然而,传统的荧光成像技术受到了光学衍射极限的限制,无法分... 为了进一步认知复杂环境中的细胞生物学过程,研究人员发展了各种各样的生物成像技术。在这些技术中,生物荧光成像因简单的成像条件以及对生物样品的相容性而得到了广泛的发展。然而,传统的荧光成像技术受到了光学衍射极限的限制,无法分辨低于200 nm的空间结构,阻碍了对亚细胞结构的生物学过程研究。超分辨荧光显微镜技术突破了传统光学衍射对成像分辨率的限制,能够获取纳米尺度的细胞动态过程。除了对传统的宽场荧光显微镜框架的改进及升级改造之外,目前典型的超分辨成像显微镜技术通常依赖于荧光探针材料的光物理性质。常用的荧光探针材料包括荧光蛋白、有机荧光分子和纳米荧光材料等。本文介绍了几种主流的超分辨荧光显微成像技术并总结了已经成功应用到超分辨生物荧光成像中的荧光探针材料的应用进展。 展开更多

关键词 超分辨荧光成像 受激发射损耗显微镜 光激活定位荧光显微术 随机光学重构显微术 超分辨光学涨落成像 荧光探针

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双光束超分辨激光直写纳米加工技术 被引量：21

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作者 曹耀宇 谢飞 +1 位作者 张鹏达 李向平 《光电工程》 CAS CSCD 北大核心 2017年第12期1133-1145,共13页

随着纳米技术的不断发展,各行业领域对纳米尺寸结构的加工需求与日剧增,激光直写加工技术作为一项重要的三维微纳结构加工手段,在多个现代科学技术领域得到了广泛应用。针对三维微纳结构制备,双光束超分辨激光加工技术,结合双光子聚合(T... 随着纳米技术的不断发展,各行业领域对纳米尺寸结构的加工需求与日剧增,激光直写加工技术作为一项重要的三维微纳结构加工手段,在多个现代科学技术领域得到了广泛应用。针对三维微纳结构制备,双光束超分辨激光加工技术,结合双光子聚合(TPP)过程与受激发射损耗(STED)纳米显微技术的原理,实现了超光学衍射极限的加工分辨率,为三维纳米结构加工技术及其应用提供了新的发展方向。本文将阐述基于双光束超分辨激光加工技术超光学衍射极限的基本原理,并回顾该技术在改善加工线宽及分辨率等方面的研究进展,以及在相关领域中的应用。最后就如何实现低成本、高效率、大面积、多功能性材料加工存在的挑战和未来发展方向进行了讨论。 展开更多

关键词 激光直写加工 光聚合 受激辐射损耗 超分辨光学技术 三维纳米结构

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受激辐射耗尽超分辨显微成像的研究进展及应用

11

作者 阮贺飞 吴亚运 +2 位作者 袁景和 石彦 方晓红 《分析科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第6期723-731,共9页

荧光显微镜凭借其非接触、无损伤、可实时探测生物样品内部等优点,成为生命科学研究中不可或缺的工具,但是Abbe光学衍射极限的存在限制了其对亚细胞尺度生化过程的进一步研究。作为突破光学衍射极限的远场光学显微镜,受激辐射耗尽(Stimu... 荧光显微镜凭借其非接触、无损伤、可实时探测生物样品内部等优点,成为生命科学研究中不可或缺的工具,但是Abbe光学衍射极限的存在限制了其对亚细胞尺度生化过程的进一步研究。作为突破光学衍射极限的远场光学显微镜,受激辐射耗尽(Stimulated Emission Depletion,STED)超分辨荧光显微术,因其超高时空分辨率和三维层析能力,成为备受关注的新型成像和分析表征工具。本文结合我们课题组在STED显微成像研究方面的工作,综述了近年来STED显微成像技术的研究进展及其在细胞成像中的应用。 展开更多

关键词 受激辐射耗尽显微镜 超分辨成像 荧光探针 细胞成像 衍射极限

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超分辨显微成像技术在细胞器相互作用研究中的应用(特邀)

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作者 戴太强 高晔 +7 位作者 马英 蔡卜磊 刘富伟 何博聆 禹洁 侯燕 郜鹏 孔亮 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2022年第11期48-59,共12页

观察细胞器间动态相互作用,深入分析作用规律,对于揭示生理病理过程现象背后的机制具有十分重要的意义。传统光学显微镜受到由光波波长和孔径造成的衍射极限的限制,无法观测细胞器纳米级精细结构及细胞器间相互作用的动态变化规律。超... 观察细胞器间动态相互作用,深入分析作用规律,对于揭示生理病理过程现象背后的机制具有十分重要的意义。传统光学显微镜受到由光波波长和孔径造成的衍射极限的限制,无法观测细胞器纳米级精细结构及细胞器间相互作用的动态变化规律。超分辨显微成像技术的出现为细胞器相互作用研究提供了重要手段,在深入揭示细胞器相互作用规律,阐明生理病理现象深层的机制研究中发挥了重要的作用。文中介绍了受激发射损耗(Stimulated emission depletion,STED)显微成像、结构光照明显微成像(Structured illumination microscopy,SIM)、单分子定位显微成像(Single molecule localization microscopy,SMLM)技术,并总结了这三类超分辨显微成像技术在细胞器相互作用中的应用与现状,为超分辨显微成像技术在细胞器相互作用研究中的应用提供思路拓展。最后,对超分辨显微成像技术在细胞器相互作用研究中的优势与不足进行分析总结,展望了超分辨显微成像技术在活细胞内细胞器相互作用成像中的需求发展趋势,为光学与医学及生物学的交叉融合发展提供一定的参考。 展开更多

关键词 超分辨显微成像 细胞器间相互作用 受激发射损耗显微成像 结构光照明显微成像 单分子定位显微成像

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